납땜 방지 볼이란?

집적 회로 패키징 영역에서 솔더 볼(솔더 범프라고도 함)은 칩 패키지와 인쇄 회로 기판 사이의 접촉을 설정하는 중요한 역할을 합니다. 또한 솔더 볼은 멀티칩 모듈에서 적층된 패키지 간의 연결을 용이하게 합니다.

PCB의 솔더 볼은 웨이브 표면에서 가스가 발생하여 플럭스가 뱉어지거나 솔더가 웨이브에서 다시 튕겨져 나올 때 발생합니다. 이러한 문제는 공기의 과도한 역류 또는 질소 환경의 현저한 저하로 인해 발생합니다.

솔더 볼 결함은 인쇄 회로 기판에 표면 실장 기술을 적용하는 동안 발생하는 일반적인 리플로 결함을 말합니다. 기본적으로 솔더 볼은 본체에서 분리되어 표면 실장 부품을 기판에 연결하는 조인트를 형성하는 역할을 하는 납땜 볼입니다.

대부분의 경우 리플로우 후 솔더 볼이 존재하는 것은 부적절한 리플로우 램프 속도 때문일 수 있습니다. 어셈블리가 너무 빨리 가열되면 페이스트가 용융되기 전에 페이스트의 휘발성 물질이 증발할 시간이 충분하지 않습니다. 이러한 휘발성 물질과 용융 솔더의 조합으로 인해 솔더 스패터(볼)와 플럭스 스패터가 형성될 수 있습니다.

솔더 볼은 수동 또는 자동화된 장비로 배치할 수 있으며 점착성 플럭스로 제자리에 고정됩니다. 반면 솔더 범프는 반도체 장치 또는 회로 기판의 접촉 영역이나 패드에 접착되는 솔더 볼의 작은 구형입니다. 이러한 솔더 범프는 특히 페이스 다운 본딩 목적으로 사용됩니다.

은을 납땜하고 경질 또는 연성 땜납을 사용할 때 땜납이 뭉쳐서 달라붙지 않는 문제가 흔히 발생합니다. 이는 플럭스가 소진되어 땜납이 흐르거나 점프할 수 있는 매체가 없을 때 발생합니다.

적절하게 보관하더라도 솔더 볼은 결국 공기에 노출되어 산화를 겪게 됩니다. 산화물 층이 두꺼워지면 납땜이 더 어려워집니다. 산화 속도는 점진적이지만 솔더 볼은 최소 2년 동안 사용할 수 있습니다. 그러나 이 기간이 지나면 사용성이 저하될 수 있습니다.

광범위한 테스트와 논의 끝에 반도체 업계에서는 납이 없는 제품 조립을 위해 SAC(주석, 은, 구리)라는 특정 합금의 사용을 주로 채택하고 있습니다. 그러나 특정 유형의 SAC 합금에 대해서는 여전히 논쟁이 계속되고 있습니다.

솔더 볼을 녹이기 위해 적외선 또는 컨벡션 리플로우 방법을 사용할 수 있습니다. 페이스트와 볼의 솔더 부피가 녹을 수 있도록 225~235°C의 최소 솔더 접합 온도(SJT)에 도달하는 것이 중요합니다. 그러나 모든 구성 요소의 지정된 PPT를 초과하지 않는 것이 중요합니다. SJT의 체류 시간은 공융 주석/납 솔더 용융점인 183°C보다 3분 미만이어야 합니다.